Диплом (1212821), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Существуют три основных преимущества архитектуры на базе PON. Однако с течением времени эти преимущества становятся все менее очевидными:
Экономия оптоволоконного кабеля.
Наиболее существенным аргументом развертывания сетей FTTH на базе PON является экономия оптики в оптоволоконной линии на участке между точкой присутствия и оптическим разветвителем, устанавливаемым в жилом районе. Если у сервис-провайдера уже имеются оптоволоконные линии или коммуникационные каналы между точкой присутствия и уличным шкафом, то это может избавить его от необходимости проводить строительные работы на улице. Однако опыт показывает, что возможности существующей оптоволоконной инфраструктуры часто переоценивается. Это в конечном итоге приводит к большому объему земляных работ, большему, чем предполагалось первоначально.
Более того, при использовании воздушных линий имеются естественные ограничения протяженности оптоволоконного кабеля между столбами, что стало одной из причин развертывания сетей EPON в Японии. При отсутствии существующей инфраструктуры или развертывании сети в новых районах экономия оптоволоконного кабеля нецелесообразна, поскольку предельные затраты на дополнительный кабель ничтожно малы по сравнению со стоимостью рытья траншей или необходимостью получения права на пользование чужой инфраструктурой, например канализационными коллекторами.
Экономия портов на центральной АТС или в точке присутствия, где выполняется агрегирование.
Экономия портов имеет три аспекта для обсуждения.
Во-первых, в топологии «точка-точка» используется выделенный оптический интерфейс для каждого абонента, что значительно удорожает эту архитектуру по сравнению с той, где порты совместно используются большим числом абонентов. Однако опыт реализации большого числа проектов показал, что использование выделенных Ethernet-портов вполне может конкурировать по цене с использованием портов PON из-за высокой стоимости последних. Стоимость портов Ethernet весьма невысока из-за огромного числа поставок таких портов для корпоративных сетей и сетей сервис-провайдеров, в то время как порты GPON используются только для этой технологии и выпускаются в существенно меньшем количестве.
Во-вторых, если предположить наличие 100-процентной подписки на сервис FTTH, то для точки присутствия сети на базе PON потребуется вполовину меньше оборудования, чем для сети Ethernet FTTH. В то же время, если принять во внимание реальный процент подписки на сервисы, то различие стирается. Это происходит из-за того, что для первого же абонента сети на базе PON потребуется порт терминации оптической линии (OLT), поэтому количество портов OLT нельзя уменьшить в связи с низким процентом подписки на сервисы.
В-третьих, обслуживание большого числа оптоволоконных линий представляется очень сложной задачей, если отсутствуют новейшие оптические распределительные стойки, которые позволяют строить точки присутствия с несколькими тысячами оптоволоконных линий, идущих от линейных сооружений. Такие узлы разворачиваются в настоящее время в Европе в сетях FTTH с использованием архитектуры «точка-точка» (P2P FTTH). Такой узел может содержать около 2000 оптических линий сети в каждой стойке
Наложение аналогового видеосигнала
Поскольку PON по своей природе является широковещательной средой, некоторые сервис-провайдеры находят ее привлекательной для видеовещания, что позволяет использовать коаксиальную разводку у абонента для передачи аналогового или цифрового телевизионного сигнала.
Однако широкое распространение получило добавление второй оптоволоконной линии к топологии P2P FTTH «точка-точка». В настоящее время сервис-провайдеры развертывают гибридные архитектуры, использующие топологию «точка-точка» для всех интерактивных услуг, включая IP-телевидение, и топологию с наложением дополнительной пассивной оптической сети для распространения видеовещания. Такую структуру можно затем оптимизировать для большего числа абонентов по сравнению с использованием сети PON для интерактивных услуг.
Проблемы архитектуры PON
При развертывании архитектуры PON сервис-провайдеры сталкиваются с несколькими проблемами:
Общая полоса пропускания.
Полоса пропускания в «дереве» сети PON распределяется между абонентами, подключенными к одному «дереву». Чем больше абонентов подключено в одном «дереве», тем меньше затраты, но меньше и пропускная способность в расчете на одного абонента.
Хотя технология GPON и обеспечивает общую пропускную способность нисходящего потока, равную 2,5 Гбит/с, но в долгосрочной перспективе она не сможет соответствовать росту полосы пропускания для новых сервисов и требований абонентов, поскольку потребность в пропускной способности растет экспоненциально. Более того, некоторую часть полосы пропускания необходимо резервировать для потоковых сервисов, что приводит к значительному сокращению общей полосы пропускания.
-
Обоснование выбора оборудования.
На сегодняшний день совместимость оборудования PON не достигла того уровня, когда мы можем «не глядя» применять оборудование различных производителей в одном решении. Чаще всего оборудование разных производителей несовместимо друг с другом. При этом оборудование для построения PON-сети приходится приобретать у одного производителя.
1.3 Преимущества архитектуры Ethernet FTTH перед PON
Решение Ethernet FTTH имеет ряд преимуществ перед архитектурой на базе PON:
Практически неограниченная дискретная полоса пропускания.
Прямая оптоволоконная линия от точки присутствия до абонента может обеспечить практически неограниченную полосу пропускания, что позволяет достичь максимальной гибкости при развертывании сервиса в будущем, когда потребность в пропускной способности возрастет.
Архитектура Ethernet FTTH «точка-точка» позволяет сервис-провайдеру гарантировать каждому абоненту необходимую пропускную способность и давать каждому клиенту индивидуально необходимую полосу пропускания. Каждый домашний или корпоративный пользователь может в любой момент получить полосу пропускания любой необходимой ему ширины.
Большой радиус действия.
В типовых конфигурациях сетей доступа Ethernet FTTH «точка-точка» применяются технологии 100BX или 1000BX. Это приемопередатчики, которые позволяют использовать одно волокно для приема и передачи сигнала на одного пользователя. Максимальный радиус действия 10 км. Для работы на больших расстояниях имеются оптические приемопередатчики с большим оптическим бюджетом, которые можно использовать на одном из портов сетевого устройства только для данного конкретного подключения. В очень малонаселенных районах на одном и том же коммутаторе Ethernet могут использоваться различные типы приемопередатчиков независимо друг от друга.
Гибкий рост оборудования сервис-провайдера.
Подключившиеся абоненты используют порты на коммутаторе доступа Ethernet. Если изначально количество абонентов небольшое, то и количество портов активного оборудования должно быть небольшим. В случае, если база абонентов растет, можно добавлять дополнительные линейные карты в коммутатор. Напротив, при использовании PON подключение первого абонента к дереву требует наличия наиболее дорогостоящего порта OLT, и только в дальнейшем при добавлении абонентов к тому же дереву PON стоимость подключения в расчете на одного абонента несколько уменьшается.
Технологическая независимость.
Хотя текущие конфигурации Ethernet FTTH «точка-точка» могут использовать технологию Gigabit Ethernet, она может стать неактуальной в течение последующих лет. Однако одномодовая оптоволоконная линия является средой, способной поддерживать любую новую схему передачи. Более того, в отдельных случаях для подключения корпоративных абонентов используются оптоволоконные технологии, например, SONET/SDH или Fibre Channel. Эти технологии могут быть легко развернуты по тем же оптоволоконным линиям, что и Ethernet FTTH, а во многих случаях с использованием той же Ethernet-платформы агрегирования.
Увеличение полосы пропускания.
Поскольку одномодовые оптоволоконные линии не зависят от используемой технологии и скорости передачи данных, можно легко увеличить скорость для одного абонента, не влияя на работу других. Это означает, например, что абонент, использующий в настоящее время технологию Fast Ethernet, может в следующем году перейти на Gigabit Ethernet за счет простого переключения оптоволоконной линии абонента на другой порт коммутатора и замены Ethernet-устройства в помещении абонента. Это изменение никак не повлияет на работу остальных абонентов в сети доступа Ethernet FTTH.
Безопасность.
На физическом уровне выделенная оптоволоконная линия является самой защищенной средой, особенно в сравнении с разделяемой передающей средой. Кроме того, коммутаторы Ethernet, использующиеся в сервис-провайдерах, призваны обеспечить разделение физического уровня портов и логического уровня абонентов и имеют множество надежных функций защиты, которые в состоянии предотвратить попытки вторжений.
1.4 Размещение оборудования.
Оборудование размещено на 2 этаже многоэтажного здания. Такой принцип расположения оборудования выбран для более удобного распределения кабеля витой пары 5е FTP по квартирам. Подробная схема представлена в приложении А и В.
Устройства архитектуры Ethernet FTTH «точка-точка» предполагает использование на стороне абонента простого устройства из разряда customer premise equipment (CPE), обеспечивающего связь с сетью доступа. Такие устройства Ethernet CPE стоят недорого и размещаются у абонентов. При использовании архитектуры на базе пассивной оптической сети (PON) устройство ONT является неотъемлемой частью архитектуры PON, поскольку оно взаимодействует с другими устройствами с общей средой передачи. Кроме функций устройства Ethernet CPE (интегрированный маршрутизатор/коммутатор, поддержка VoIP, функции управления), устройство архитектуры PON должно также поддерживать следующие функции:
Протокол управления доступом к среде PON.
Импульсные лазеры (Burst-mode lasers), передающие данные только в определенные отрезки времени, выделяемые устройством OLT.
Высокая мощность оптического сигнала (на 20,4 дБ выше, чем оптические устройства Ethernet).
Устойчивое шифрование.
Очень высокая скорость.
Эти дополнительные функции обусловливают значительно более высокую стоимость устройства ONT. Поскольку технология GPON еще не полностью отработана, взаимодействие между устройствами OLT и ONT сторонних производителей неустойчиво.
В связи с описанными выше проблемами сервис-провайдеры обычно сами приобретают и развертывают устройства ONT для сети PON, не позволяя абонентам приобрести в розницу более дешевые устройства, так как это может поставить под угрозу целостность сети доступа.
Если не требуется уличное исполнение, то в качестве устройств Ethernet FTTH CPE могут использоваться недорогие готовые устройства. Более того, это не создает проблем с обеспечением безопасности, поскольку любой нежелательный режим работы можно мгновенно обнаружить и отключить соответствующий порт коммутатора доступа. Сервис-провайдеры могут по желанию сами устанавливать устройства Ethernet CPE, чтобы обеспечить согласующиеся эксплуатационные характеристики по всем своим сетям.
Функциональность устройств CPE соответствует циклам разработки нового оборудования. Если устройство ONT для PON должно получать такую же функциональность теми же темпами, сервис-провайдер должен будет приобретать и заменять ONT-устройства теми же темпами. В случае использования Ethernet-технологии абоненты смогут приобретать и подключать устройства по своему выбору самостоятельно.
Затраты на эксплуатацию.
Для компаний, рассматривающих возможность развертывания сетей FTTH, затраты на эксплуатацию имеют большое значение наряду с капитальными затратами на приобретение и развертывание оптоволоконных линий и оборудования. Хотя на сегодняшний день недостаточно данных для прямого сравнения архитектур по этому параметру, очевидно, что затраты на эксплуатацию сетей Ethernet FTTH ниже, чем сетей с архитектурой PON. Наиболее важные аспекты приведены в таблице 1.3.
Одним из аспектов выбора технологии являются случаи обрыва кабеля. С точки зрения сети Ethernet наихудшим вариантом является обрыв толстого кабеля с несколькими сотнями оптоволоконных линий. Для восстановления этого кабеля потребуется гораздо больше времени, чем для кабеля, передающего трафик PON, поскольку в нем значительно меньше волокон. Такие аварии возникают довольно редко. Кроме того, эту проблему можно уменьшить, распределив трафик по большому числу кабелей меньшего размера, которые могут быть размещены на большей площади. Таким образом, при повреждении одного кабеля пострадает относительно небольшое число абонентов.
Таблица 1.3 — Проблемы, расходов на эксплуатацию архитектур
| Проблема | «Точка-точка» Ethernet FTTH | Пассивная оптическая сеть PON |
| Планирование ресурсов при доступе | Просто: выделенная оптоволоконная линия | Сложно: общая передающая среда, абоненты взаимозависимы |
| Правила проектирования | Просто: выделенная оптоволоконная линия | Сложно: необходимость выполнения работ для всех абонентов в дереве PON |
| Поиск и устранение неисправности оптоволоконной линии | Просто: однозначное определение места сбоя посредством измерения методом отраженных волн (рефлектометром) | Сложно: трудно определить местонахождение сбоя за разветвителем |
| Продолжение таблицы 1.3 | ||
| Управление ключом шифрования | Не требуется | Требуется |
| Эффективность использования полосы пропускания | Оптимальная: нет ограничений | Ограниченная: передача служебных данных протокола управления (циклов синхронизации), передача служебных данных шифрования |
| Модернизация технологии или полосы пропускания | Просто: может выполняться для каждого абонента индивидуально | Сложно: одновременная замена всего активного оборудования или наложение другой длины волны |
| Переход клиента к другому провайдеру | Переключение линии на оптической распределительной стойке (кроссе) или изменение конфигурации (перевод трафика) | Изменение конфигурации (перевод трафика) |
| Подключение нового абонента | Подключение линии на оптической распределительной стойке и конфигурирование коммутатора, что компенсируется экономией капитальных затрат | Конфигурирование OLT |
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
